[发明专利]一种多维磁悬浮隔振平台的控制系统及仿真方法

权利要求书

1.一种多维磁悬浮隔振平台的控制系统，其特征在于，所述多维磁悬浮隔振平台面向空间微振动，所述控制系统包括第一闭环控制回路、第二闭环控制回路和第三闭环控制回路，这三个闭环控制回路用来实现多维磁悬浮隔振平台在预设宽频带范围内的微振动控制；

所述第一闭环控制回路包括绝对运动状态控制器，其被配置为接收浮子的绝对位移、速度和加速度信号，以隔振控制为目的，用于加强浮子与惯性空间的联系，实现从低频到中高频带范围内的微振动控制；

所述第二闭环控制回路包括相对运动状态控制器，其被配置为接收定子与浮子之间的相对位移、速度和加速度信号，以跟踪控制为目的，当微振动频率低于隔振频带范围时，用于保持定子与浮子之间的相对位姿，避免定子与浮子发生机械碰撞；

所述第三闭环控制回路包括电压控制器，其被配置为接收磁悬浮作动器的输出电压信号，用于保证磁悬浮作动器实时提供精确的控制力。

2.如权利要求1所述的一种多维磁悬浮隔振平台的控制系统，其特征在于，所述相对运动状态控制器还被配置为：

通过补偿线缆的刚度和阻尼影响的方式来削弱定子与浮子之间的联系，跟踪控制后，使得定子与浮子之间的相对加速度和相对速度趋近于0，相对位移为与系统初始参数有关的常量。

3.一种基于如权利要求1-2中任一项所述的多维磁悬浮隔振平台的控制系统的仿真方法，其特征在于，包括：

步骤1：构建多自由度磁悬浮隔振系统动力学模型；

以磁悬浮隔振平台的浮子为建模的主体，利用浮子与定子之间预设数量的广义坐标描述系统的位置和姿态参数，基于牛顿第二定律建立一个面向控制的具有预设自由度隔振功能的磁悬浮隔振平台动力学模型；

步骤2：搭建整个多维磁悬浮隔振平台的控制仿真系统；

基于多自由度磁悬浮隔振系统动力学模型，利用仿真软件搭建多自由度磁悬浮隔振系统的第一闭环控制回路、第二闭环控制回路和第三闭环控制回路，形成整个多维磁悬浮隔振平台的控制仿真系统；

步骤3：构建多自由度的扰动源模型，并将其输出的扰动输入至多自由度磁悬浮隔振系统中，运行仿真程序，输出仿真结果。

4.如权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一闭环控制回路中的绝对运动状态控制器的控制规律采用PD定点控制算法。

5.如权利要求4所述的仿真方法，其特征在于，在所述步骤2中，第二闭环控制回路中的相对运动状态控制器的控制规律也采用PD定点控制算法。

6.如权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一闭环控制回路中的绝对运动状态控制器的控制规律采用滑模变结构控制算法。

7.如权利要求6所述的仿真方法，其特征在于，在所述步骤2中，第二闭环控制回路中的相对运动状态控制器的控制规律也采用滑模变结构控制算法。